下一个相机革命可以让我们透过墙壁和大脑深处看到

你可能会对你最新的智能手机上的摄像头技术感到满意，它能识别你的脸，并在超高清晰度的视频中拍摄慢镜头。但这些技术上的成就只是正在进行的一场更大变革的开始。

最新的相机研究正在从增加超大像素的数量，转向融合相机数据和计算处理。这样，我们并不是说Photoshop的处理方式是将效果和滤镜添加到图片中，而是一种全新的方式，在这种方法中，传入的数据可能根本不像图片。它只是在一系列的计算步骤之后变成了一个图像，这些步骤通常涉及复杂的数学和建模光线如何穿过场景或照相机。

这个额外的计算处理层神奇地将我们从传统的成像技术的枷锁中解放出来。有一天，我们甚至可能不再需要传统意义上的照相机了。相反，我们将使用光探测器，而仅仅在几年前，我们还从未考虑过使用成像技术。他们将能够做一些不可思议的事情，比如看穿迷雾，在人体内甚至在墙后。

单像素相机

一个极端的例子是单像素摄像头，它依赖于一个非常简单的原理。典型的相机使用大量的像素（微小的传感器元素）来捕捉一个可能由单一光源照亮的场景。但是你也可以用另一种方法来做事情，用一个像素从多个光源获取信息。

要做到这一点，你需要一个可控光源，例如一个简单的数据投影机，它可以在一个时间点上照亮现场，或者用一系列不同的模式。对于每一个照明点或图案，你可以测量反射的光量，并将所有的东西加在一起来创造最终的图像。

很明显，拍照的缺点是你必须发送大量的照明点或模式才能产生一个图像（这只需要一个普通相机的快照）。但是这种形式的成像可以让你创造出其他不可能的照相机，例如，在可见光波长范围内工作，在可见光波段，好的探测器不能被制成照相机。

这些相机可以用来在浓雾或厚落的雪中拍摄照片。或者，它们可以模仿某些动物的眼睛，并根据场景的不同，自动增加图像分辨率（捕捉细节的数量）。

我们甚至可以从那些从未与我们想要拍摄的物体互动的光粒子中捕捉图像。这将利用“量子纠缠”的概念，即两个粒子可以以一种方式相互连接，这意味着无论发生什么，即使它们相隔很长一段距离。这有一些有趣的可能性，可以观察那些在亮起时属性可能发生变化的物体，比如眼睛。例如，在黑暗中，视网膜和光一样，看起来是一样的吗？

多传感器成像

单像素成像技术只是即将到来的摄影技术中最简单的创新之一，而且从表面上看，它依赖于传统的概念，即什么是图像。但我们目前正在见证一种对系统的兴趣激增，因为它使用了大量的信息，但传统技术只收集了其中的一小部分。

这是我们可以使用多传感器方法的地方，在同一场景中有许多不同的探测器。哈勃望远镜是一个开创性的例子，它通过不同波长的不同图像组合而成的图像。但是现在你可以购买这种技术的商业版本，比如Lytro相机，它可以收集关于同一传感器的光强度和方向的信息，从而产生图像，在拍摄后可以重新聚焦。

下一代照相机可能看起来就像轻L16相机，它的特点是基于十多个不同传感器的突破性技术。他们的数据结合使用电脑提供了50 Mb，可重新对焦和重新缩放，专业质量的图像。这款相机本身就像是一幅令人兴奋的毕加索对一部疯狂的手机相机的诠释。

然而，这些只是新一代相机的第一步，它们将改变我们对图像的看法和拍摄方式。研究人员也在努力解决透过雾看、看到墙后、甚至在人的身体和大脑深处的影像。

所有这些技术都依赖于将图像与模型相结合来解释光是如何通过或围绕不同物质的。

另一种有趣的方法是利用人工智能来“学习”识别数据中的对象。这些技术的灵感来自于人类大脑中的学习过程，并且很可能在未来的成像系统中扮演重要角色。

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单光子和量子成像技术也正趋于成熟，它们可以以极低的亮度拍摄照片，而且速度极快的视频速度达到每秒一万亿帧。这就足以捕捉到光本身在一个场景中穿行的画面。

其中一些应用程序可能需要一些时间才能完全开发，但我们现在知道，基础物理应该允许我们通过巧妙地结合新技术和计算智慧来解决这些和其他问题。

（英文版来自：thenextweb）